Глава 8 ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОЧИСТКИ И ПРИГОТОВЛЕНИЯ БУРОВОГО РАСТВОРА

 

  Главная      Учебники - Разные     Буровые машины и механизмы (Лесецкий В.А.) - 1980 год

 

поиск по сайту            правообладателям  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание      ..     37      38      39      40     ..

 

 

 

 

 

Глава 8 ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОЧИСТКИ И ПРИГОТОВЛЕНИЯ БУРОВОГО РАСТВОРА

 

Буровой раствор циркулирует по замкнутой системе, т. е. раствор, закачиваемый в скважину, выходит из нее и снова должен закачиваться в скважину. Но параметры выходящего из скважины раствора совсем не те, которые были при закачке. В нем содержится выбуренная порода в виде отдельных частиц, а также часть породы, например глина, может растворяться в растворе. Кроме того, в раствор могут попасть минерализованные подземные воды и газ, а также могут воздействовать повышенная температура и давление, которые изменяют его физические свойства. В ряде случаев часть раствора поглощается пластами и при бурении приходится периодически добавлять свежий раствор.

Поэтому циркуляционная система буровой установки должна быть оборудована устройствами для очистки выходящего раствора от газа, выбуренной породы, песка и ила, а очищенный раствор надо восстанавливать, т. е. довести до требуемых вязкости, плотности, водоотдачи и других параметров, которыми он обладал до закачки в скважину. В ряде случаев в зависимости от буримых пород необходимо изменять свойства раствора.

 

§ 1. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОЧИСТКИ БУРОВОГО РАСТВОРА


Оборудование для очистки бурового раствора, выходящего из скважины, должно обеспечивать не только удаление из него твердых частиц выбуренной породы, но и газа, ила и посторонних примесей. Очистка раствора играет большую роль в процессе бурения. Чем меньше в растворе твердой фазы, тем эффективнее бурение.

Для очистки буровых растворов от выбуренной породы применяют устройства двух типов: 1) устройства для механической очистки с помощью сит, в которых размер удаляемых частиц зависит от величины ячеек сита; 2) устройства, в которых разделение твердых частиц и жидкости осуществляется за счет центробежных сил.

\ При очистке ситами с небольшими размерами ячеек вязкий раствор плохо проникает через них, поэтому сита не могут осуществлять тонкую очистку. В устройствах, основанных на действии центробежных сил, из раствора могут удаляться частицы практически любой величины. Поэтому такую очистку можно назвать тонкой в отличие от грубой механической очистки ситами. Очистка раствора может также осуществляться за счет естественного выпадения выбуренной породы, однако этот способ малоэффективен и для вязких растворов непригоден, поэтому здесь он не рассматривается.

 

 

Вибросита для механической очистки

Для механической очистки буровых растворов применяют вибрирующие сита, ситоконвейеры, самовращающиеся сепараторы. Наибольшее распространение получили вибросита.

Вибрационное сито СВ-2 (рис. VIII. 1) состоит из двух вибрирующих рам 3, смонтированных на станине 6 с распределительным желобом 8 и двумя электродвигателями 7.

Каждая рама с вибратором 5, укрепленная на рессорах 4, имеет на концах два барабана 1, на которые намотана сетка 2. Храповые устройства на барабанах обеспечивают стопорение барабанов в нужном положении.

Между барабанами расположены промежуточные резиновые опоры. Сетка натягивается на барабанах и плотно прилегает к промежуточным опорам, принимая по длине выпуклую форму. По мере износа отдельных нитей сетка 2 перепускается с одного барабана на другой. Таким образом обеспечиваются полная сработка всего запаса сетки, имеющегося на первом барабане, и уменьшение расхода сетки на 1 м проходки.

 

Техническая характеристика

Пропускная способность при очистке бурового раствора вязкостью до 45 с (сетка 1X5 мм), л/с . . 50—60

Перепад высот между подводящим и отводящим желобами  мм ........................750

Частота колебаний сетки в 1 мин........ .1600—2000

Рабочая площадь сетки, м2 ........... 2,6

Длина сетки одной вибрирующей рамы, м .... 4,5

Тип электродвигателя ............................А02-31

Установленная мощность, кВт ..........2,2Х 2=4,4

Габаритные размеры, м:

длина......................................2,45

ширина......................................2,65

высота ......................................1,53

Масса, кг........................................138

 

 

 

 

 

 

Рис. VIII. 1. Вибросито СВ-2

Рис. VIII.2. Вибросито СВ2Б

 

Это вибросито обеспечивает:

1) возможность изменять угол наклона сетки по длине вибрирующей рамы. Этот угол увеличивается по мере продвижения шлама от верхнего барабана к нижнему, что создает условия для лучшего сбрасывания шлама;

2) упрощение замены износившихся сеток; кусок сетки длиной 4,5 м отрезается от рулона и наматывается на барабаны;

3) возможность применения как стальных сеток, так и сеток из синтетических материалов.

На вибрирующей раме расположен эксцентриковый вибратор 5 со шкивом, который соединен клиноременной передачей с ведущим шкивом электродвигателя. Обе вибрирующие раму соединены с опорной неподвижной рамой при помощи кольцевых резиновых амортизаторов.

Вибросито СВ-2Б (рис. VIII.2) является модификацией вибросита СВ-2. Вибрирующие рамы у него унифицированы. Вибросито СВ2Б рассчитано для установки непосредственно на резервуаре блока очистки, поэтому оно не имеет ванны для очищенной жидкости. Кроме того, оно отличается конструкцией приемной коробки. Последняя имеет форму неправильной усеченной четырехгранной пирамиды с двумя вертикальными стенками.

Вибросито СВ-2Б состоит из станины 1, барабанов для натяжения сеток 2, опорных амортизаторов 3, вибрирующих рам 4, двух клиноременных передач 5, электродвигателей 6 и распределительной коробки 7. К последней приварены два патрубка диаметрами 325 мм (приемный) и 60 мм. Приемный патрубок соединен с трубопроводом, подающим раствор из скважины. Патрубок диаметром 60 мм соединен с вспомогательным нагнетательным трубопроводом блока очистки.

К внутренней стенке приемной коробки приварены два сливных лотка. В каждом из них расположен выравниватель, представляющий собой поворотную прямоугольную заслонку с фиксатором. Выравниватели обеспечивают равномерное распределение жидкости по ширине сеток. В крайнем нижнем положении выравниватели полностью перекрывают сливные лотки. В днище приемной коробки предусмотрен люк, перекрытый шибером. При перекрытых сливных лотках и приподнятом шибере раствор сливается из распределительной коробки в резервуар блока очистки, минуя сетки.

При необходимости повторной очистки раствор может подаваться в распределительную коробку через вспомогательный нагнетательный трубопровод и патрубок диаметром 60 мм. Технические характеристики вибросит СВ-2 и СВ-2Б аналогичны.

 

Гидроциклоны и центрифуги для очистки с помощью центробежных сил

Фракции твердой фазы суспензий с помощью центробежных сил разделяются в гидроциклонах и центрифугах. При средней плотности 2,5 г/см3, которую обычно имеют горные породы, в том числе глины, в гидроциклонах и центрифугах фракции разделяются по их гранулометрическому составу. Этот процесс происходит при тонкой очистке буровых растворов от выбуренной породы. Одну фракцию составляют песок и другие породы, другую — очищенный раствор.

В утяжеленных растворах фракции разделяются по их плотности. Этот процесс происходит при регенерации утяжелителя и регулировании состава твердой фазы. Тонкая очистка буровых раствора в Советском Союзе осуществляется в основном в гидроциклонах. Ими комплектуются пескоотделители, состоящие из одного или нескольких циклонов и шламового насоса.

 

Пескоотделитель 1ПГК (рис. VIII.3) состоит из батареи гидроциклонов 1, вертикального шламового насоса 4, резервуара 3 и соединительной трубы 2 между насосом и батареей. Батарея включает сварную раму, четыре гидроциклона, крестовину и четыре отвода с резиновыми рукавами. Внутренняя часть рамы выполнена в виде лотка с наклонным дном и люком, шибером в передней торцовой стенке. При закрытом шибере песковые насадки погружены в шлам, который вытекает через верхнюю кромку передней торцовой стенки. При открытом шибере шлам свободно вытекает через люк.

Гидроциклон (рис. VII 1.4) состоит из металлического корпуса 1, внутри которого закреплен резиновый цельнолитой полый конус 3, резинового питающего сопла 5 и металлической сливной насадки 2. Резиновая песковая насадка 4 крепится к нижнему концу резинового конуса при помощи бурта в насадке и стального кольца 6. Песковая насадка поставляется с выходным отверстием двух диаметров 15 и 25 мм.

Раствор в гидроциклон подается вертикальным шламовым насосом ВШН-150, который представляет собой центробежный насос погружного типа с открытым колесом. Вместо обычного сальника насос снабжен разъемной резиновой втулкой, которая выполняет роль уплотнительного устройства и одновременно является опорой нижнего конца вала насоса.

Основные опоры вала насоса (два шарикоподшипника) расположены в верхней части корпуса насоса выше уровня перекачиваемого раствора и надежно защищены от попадания жидкости. Шарикоподшипники смазываются вязкой смазкой.

Привод насоса осуществляется от вертикального электродвигателя через упругую пальцевую муфту. Электродвигатель крепится к корпусу насоса. Последний имеет два опорных кронштейна с приваренными цапфами, с помощью которых насос устанавливается на резервуаре. Такое устройство обеспечивает возможность перевода насоса из вертикального положения (при котором спиральный корпус полностью погружен в перекачиваемый раствор) в горизонтальное для ревизии или ремонта насоса. Всасывающее отверстие предохраняется сеткой от попадания в насос крупных частиц.

 

 

 

 

 

Рис. VIII.3. Пескоотделитель 1ПГК
Рис. VIII.4. Гидроциклон диаметром 150 мм

 

 

 

 

Рис. VIII.5. Схема работы пескоотделителя 1ПГК 

 

 

Действие пескоотделителя показано на рис. VIII.5. Буровой раствор, предварительно очищенный в вибросите, поступает по желобу 1 в правый отсек резервуара 2. Из отсека жидкость подается шламовым насосом 3 в батарею гидроциклонов 4. Очищенный раствор из верхних сливных насадок циклонов сливается в левый отсек резервуара 5 и по желобу 6 направляется в приемный резервуар буровых насосов. Раствор в резервуаре не опускается ниже дна желобов 1 и 6.

Перегородка 7, разделяющая резервуар на два отсека, имеет в нижней части окно. Шламовый насос 3 постоянно погружен в жидкость независимо от расхода через желоб 1 или даже остановки насоса. При работе циклонов с погруженными в шлам Песковыми насадками, т. е. при закрытом шибере лотка, обеспечивается минимальная потеря жидкости через песковые насадки. При этом шлам, вытекающий из лотка, имеет максимально возможную плотность.

 

 

Техническая характеристика пескоотделителя 1ПГК

Производительность, л/с..........................60

Наименьший размер удаляемых из жидкости частиц,

мм ............................................0,06

Высота дна приемного и сливного желобов от основания пескоотделителя, мм ......................600

Диаметр гидродиклонов, мм ......................150

Число гидродиклонов ............................4

Материал гидроциклонов ............ Резина

Наименьшее допустимое давление перед циклонами,

МПа ..........................................0,18

Перекачивающий насос ..........................ВШН-150

Число насосов ..................................1

Электродвигатель ........................А02-72-4

Мощность электродвигателя, кВт..................30

Габаритные размеры, м:

длина . ...................................2,6

ширина......................................1,15

высота ......................................2,15

Масса, кг........................................1310

 

 

Гидроциклонный пескоотделитель состоит из одного чугунного гидроциклона диаметром 350 мм и двух шламовых насосов ШН2-200. Установленная мощность пескоотделителя 110 кВт.

Насосы смонтированы на раме и устанавливаются в крытом помещении, гидроциклон — на одном из резервуаров цир-куляционной системы. Обычно работает один насос, второй — резервный.

Принцип действия этого гидроциклона аналогичен вышеописанному.

Ситогидроциклонная установка 4СГУ-2 является агрегатом, в котором соединены одинарное вибросито и пескоотделитель.

 

Техническая характеристика установки 4СГУ-2

Производительность, л/с ..........................60

Число гидродиклонов ............................4

Диаметр гидроциклонов, мм ......................150

Насос ..........................................ВШН-150

Ширина сетки, мм ..............................900

Полезная площадь сетки, м2......................1,125

Размер ячеек сетки, мм . ............4X4; 5X5

Частота колебаний сетки в 1 мин..................1600—2000

Установленная мощность, кВт ....................32,2

Высота приемного желоба вибросита от основания установки, м ......................................1,36

Высота выходного патрубка для очищенной жидкости

от основания, м................................0,6

Габаритные размеры, м:

длина........................................2,77

ширина......................................2,25

высота ......................................2,15

Масса, кг........................................1960

 

Батареи гидроциклонов и шламового насоса ситогидроцик-лонной установки 4СГУ-2 унифицированы с пескоотделителем 1ПГК. Фактически конструкции пескоотделителя 1ПГК и сито-гидроциклонной установки одинаковы за исключением резервуара.

Ситогидроциклонная установка состоит из вибросита, пескоотделителя 1ПГК и общего резервуара. Вибросито отличается от вибросита СВ-2 меньшей площадью сетки, имеющей более крупные ячейки.

Ситогидроциклонные установки можно применять в тех случаях, когда нужно очищать от выбуренной породы только неутяжеленные буровые растворы. Установка 4СГУ-2 имеет меньшие габаритные размеры и массу по сравнению с очистными блоками.

При очистке утяжеленных растворов только в вибросите, имеющем ячейки 4x4 мм, большая часть шлама попадает в приемные резервуары и через буровые насосы снова в скважину. Более универсальным является комплекс из сдвоенного вибросита СВ-2 и пескоотделителя 1ПГК. Этот комплекс можно применять для очистки как утяжеленных, так и неутяжеленных растворов. Раствор может очищаться последовательно в вибросите и гидроциклонном пескоотделителе, причем пропускная способность вибросита и пескоотделителя может иметь любые соотношения.

При очистке утяжеленных растворов пескоотделитель отключается заслонками и раствор из вибросита направляется по обводному желобу в приемный резервуар. Для облегчения монтажа и транспортировки описанный комплекс очистного оборудования выпускается промышленностью в виде транспортабельных блоков очистки растворов БОР.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание      ..     37      38      39      40     ..